劉釗

【摘要】本文針對公路測量的特點(diǎn)及過程，論述了公路測量采用的方法，并闡述了公路測量技術(shù)的應(yīng)用原理。

【關(guān)鍵詞】公路測量；應(yīng)用原理

一、公路工程測量不同階段的工作

（一）初步設(shè)計(jì)階段的測量工作

初步設(shè)計(jì)根據(jù)批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)任務(wù)書和初測資料編制，主要擬定修建原則，選定設(shè)計(jì)方案計(jì)算主要工程數(shù)量，提出施工方案意見，編制設(shè)計(jì)概算，提供方案說明及圖表資料，初測階段為初設(shè)提供平面、高程控制、地形圖、特殊地段的控制樁及縱、橫斷面資料。

（二）施工圖設(shè)計(jì)階段的測量工作

施工圖設(shè)計(jì)根據(jù)批準(zhǔn)的初步設(shè)計(jì)文件，在1∶2000圖上進(jìn)行方案比選，確定路線方案，進(jìn)行施工圖詳測。

二、控制測量的目的、坐標(biāo)系統(tǒng)的選擇、建立方法、獨(dú)立高等控制網(wǎng)的建設(shè)方法

（一）控制測量的目的

控制測量是一切后續(xù)測量工作的基礎(chǔ)，沒有控制測量，往后的測圖和放樣等工作是不可想象的?？刂凭W(wǎng)把測區(qū)各部分的測量工件聯(lián)系起來，即起骨架作用，又起限制誤差傳遞和累積作用。

（二）坐標(biāo)系統(tǒng)的選擇

（1）大地水準(zhǔn)面、參考橢球、坐標(biāo)系國家大地測量和工程控制測量工作都是在地面上進(jìn)行的，而地球的自然表面又是一個(gè)有山、谷、江、湖、海洋等起伏的復(fù)雜曲面。它是一個(gè)不規(guī)則的、不能用簡單的數(shù)學(xué)公式來表達(dá)的曲面，因此為便于計(jì)算控制網(wǎng)點(diǎn)的位置和測繪地形，應(yīng)選擇一個(gè)形狀和大小都很接近于地球而其數(shù)學(xué)運(yùn)算又很方便的體形，來代替地球的形體，以便把觀測結(jié)果歸化到此體形的表面上進(jìn)行計(jì)算。

（2）高斯平面直角坐標(biāo)系公路線路尤其是高速公路一般跨越多個(gè)地區(qū)，綿延數(shù)百里，為了坐標(biāo)系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)以及與國家其它工程銜接，目前普遍采用國家坐標(biāo)系換帶計(jì)算方法，即高斯正形投影平面直接坐標(biāo)系。

（三）控制網(wǎng)建立方法

平面：采用先四等控制，后一級導(dǎo)線公路為線狀物，四等控制普遍采用GPS測量。

（四）獨(dú)立高等控制

公路工程中首級控制網(wǎng)常采用GPS進(jìn)行四等控制，為方便施工再利用常規(guī)方法進(jìn)行一級導(dǎo)線的加密，首級控制網(wǎng)往往采用與國家點(diǎn)聯(lián)測分帶換算得到實(shí)地任意坐標(biāo)系統(tǒng)，以控制整體系統(tǒng)的連接及與已有線路進(jìn)行銜接繼而在線路主要控制物如特大橋、長隧道等。

三、數(shù)字地面模型

（一）數(shù)字地面模型在公路勘察設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

數(shù)字地形模型是一個(gè)數(shù)字模擬的過程，用于模擬地形的大量的采樣點(diǎn)的三維坐標(biāo)是按照一定的精度要求進(jìn)行采集的，這時(shí)，地形表面被一組數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)來進(jìn)行表達(dá)。如果需要該數(shù)字模型表面上其它位置處的屬性信息，可以利用一種內(nèi)插方法來處理該組采集的地面數(shù)據(jù)，利用內(nèi)插的方法，就可以根據(jù)DTM得到任何位置處的地面屬性值。

（二）建立DEM表面模型的各種方法

（1）基于點(diǎn)的表面建模。如果只使用多項(xiàng)式的零次項(xiàng)來建立DEM表面，則對每一數(shù)據(jù)點(diǎn)都可建立一水平面，假設(shè)使用單個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)建立的平面表示此點(diǎn)周圍的一小塊區(qū)域，則整個(gè)DEM表面可由一系列相鄰的不連續(xù)表面構(gòu)成。由于其所建立表面的不連續(xù)性，因此并不是一種真正實(shí)用的方法。

（2）基于三角形的表面建模。分析多項(xiàng)式的前三項(xiàng)（兩個(gè)一次項(xiàng)和一個(gè)零次項(xiàng)），可以發(fā)現(xiàn)它們能生成一平面，最少需要三個(gè)點(diǎn)生成一平面三角形，從而此三角形決定了一個(gè)傾斜的表面，由于三角形在形狀和大小方面有很大的靈活性，所以這種建模方法也能容易地融合斷裂線、地形特征線或其他任何數(shù)據(jù)，它已成為表面建模的主要方法之一。

（3）基于格網(wǎng)的建模。如果通用多項(xiàng)式中的前三項(xiàng)與a3xy項(xiàng)一起使用，則至少需要4個(gè)點(diǎn)以確定一個(gè)表面，這種表面稱為雙線性表面。正方形格網(wǎng)為最佳的選擇，在基于格網(wǎng)建模的情況下，最終表面將包含一系列銜接的雙線性表面。

（4）混合表面的建模。對格網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)來說，可將其分解為三角形網(wǎng)絡(luò)，以形成一線性的連續(xù)表面；反之，對不規(guī)三角網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)插處理，也可形成格網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。

實(shí)際上，從建立數(shù)字地面模型表面時(shí)的數(shù)據(jù)來源而言，上述建模方法可分為兩種類型，即根據(jù)高程量測數(shù)據(jù)直接建立和根據(jù)派生數(shù)據(jù)間接建立，而根據(jù)派生數(shù)據(jù)間接建產(chǎn)DEM表面的方法是首先根據(jù)原始量測數(shù)據(jù)內(nèi)插高程點(diǎn)，然后建立DEM表面。

四、點(diǎn)位放樣

（1）功能：根據(jù)設(shè)計(jì)的待放樣點(diǎn)P的坐標(biāo)，在實(shí)地標(biāo)出P點(diǎn)的平面位置及填挖高度。

（2）放樣原理：①在大致位置立棱鏡，測出當(dāng)前位置的坐標(biāo)。②將當(dāng)前坐標(biāo)與待放樣點(diǎn)的坐標(biāo)相比較，得距離差值dD和角度差dHR或縱向差值ΔX和橫向差值ΔY。③根據(jù)顯示的dD、dHR或ΔX、ΔY，逐漸找到放樣點(diǎn)的位置。

五、程序測量（programs）

①數(shù)據(jù)采集（datacollecting）。②坐標(biāo)放樣（layout）。③對邊測量（MLM）、懸高測量（REM）、面積測量（AREA）、后方交會(huì)（RESECTION）等。④數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理。包括數(shù)據(jù)的傳輸、數(shù)據(jù)文件的操作（改名、刪除、查閱）。

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